半导体工艺用化学品—昆山明隆化工

半导体工艺用化学品—昆山明隆化工

半导体制造在很大程度上是一种与化学有关的工艺过程，高达20%工艺步骤是清洗和晶圆表面的处理：

我们习惯将硅片制造中使用的化学材料称为工艺用化学品，有不同种类的化学形态（液态和气态）并且要严格控制纯度。这些工艺用化学品主要作用如下：

用湿法化学溶液和超纯水清洗硅片表面；

用高能离子对硅片进行掺杂得到P型或N型硅材料；

淀积不同的金属导体层及导体层之间必要的介质层；

生成薄的SiO2层作为MOS器件主要栅极介质材料；

用等离子体增强刻蚀或湿法试剂，有选择的去除材料，并在薄膜上形成所需要的图形；

液态高纯试剂，其等级根据纯度分为UP-S、UP、EL三个等级，其中EL又划分为：

电子级1级（EL-Ⅰ）其金属杂质含量为100--1000 PPb，相当SEMI C1 C2标准;

电子级2级（EL-Ⅱ）其金属杂质含量为10--100 PPb,，相当SEMI C7标准;

电子级3级（EL-Ⅲ）其金属杂质含量为1--10 PPb，相当SEMI C7标准;

电子级4级（EL-Ⅳ）其金属杂质含量为0.1--1PPb，相当SEMI C8标准;

1.液态化学品

在半导体制造的湿法工艺步骤中使用了许多种液态化学品。在硅片加工厂减少使用化学品是长期的努力。许多液体化学品都是非常危险的，需要特殊处理和销毁手段。另外，化学品的残余不仅会沾污硅片，还会产生蒸气通过空气扩散后沉淀在硅片表面。

在硅片加工厂液态工艺用化学品主要有以下几类：酸、碱、溶剂

①酸

以下是一些在硅片加工中常用的酸及其用途：

a.HF 刻蚀二氧化硅及清洗石英器皿

b.HCL 湿法清洗化学品，2号标准液一部分

c.H2SO4 清洗硅片

d.H3PO4 刻蚀氮化硅

e.HNO3 刻蚀PSG

②碱

在半导体制造中通常使用的碱性物质

a.NaOH 湿法刻蚀

b.NH4OH 清洗剂

c.KOH 正性光刻胶显影剂

d.TMAH（氢氧化四甲基铵） 同上

③溶剂：是一种能够溶解其他物质形成溶液的物质。

半导体制造中常用的溶剂：

1.去离子水清洗剂 （昆山明隆化工有限公司供应产品）

2.异丙醇清洗剂 （昆山明隆化工有限公司供应产品）

3.三氯乙烯清洗剂 （昆山明隆化工有限公司供应产品）

4.丙酮清洗剂 （昆山明隆化工有限公司供应产品）

5.二甲苯清洗剂 （昆山明隆化工有限公司供应产品）

去离子水：它里面没有任何导电的离子，PH值为7，是中性的。能够溶解其他物质，包括许多离子化合物和共价化合物。通过克服离子间离子键使离子分离，然后包围离子，最后扩散到液体中。

半导体工厂消耗大量的酸、碱、溶剂和水，为达到精确和洁净的工艺，需要非常高的品质和特殊反应机理。

部分工艺过程简述如下：

一、NH4OH/H2O2/H2O (SC-1):

利用氨水的弱碱性活化硅晶圆及微粒子表面，使晶圆表面与微粒子间产生相互排斥；双氧水具有氧化晶圆表面的作用，然后氨水对SiO2进行微刻蚀，去除颗粒；

氨水与部分过度金属离子形成可溶性络合物，去除金属不溶物；

NH4OH:H2O2:H2O=0.05~1：1：5

二、HCl/H2O2/H2O(SC2):

利用双氧水氧化污染的金属，而盐酸与金属离子生成可溶性的氯化物而溶解。

HCl:H2O2:H2O=1:1:6，在70度下进行5~10分钟的清洗；

三、H2SO4/H2O2(Piranha Clean, Caro Clean):

利用硫酸及双氧水的强氧化性和脱水性破坏有机物的碳氢键，去除有机不纯物。

四、H2SO4:H2O2=2~4:1，在130度高温下进行10~15分钟的浸泡

五、HF/H2O(DHF)或HF NH4F/H2O(BHF):

清除硅晶圆表面自然生成的氧化层，通常使用稀释后的氢氟酸（0.49%~2%）或以氢氟酸和氟化铵生成的缓冲溶液；

HF:NH4F=1:200~400，在室温下进行15~30秒的反应；

六、光阻-树脂、感光剂、溶剂，光阻稀释液-PGMEA PGME，清除晶圆残余光阻。

七、显影剂-TMAH TEAH；

八、二氧化硅层蚀刻—采用HF及NH4F的缓冲溶液。

九、多晶硅层蚀刻—采用HF、CH3COOH 、HNO3、三种成分的混合液；

十、氮化硅层蚀刻—采用85%H3PO4在160~170度高温下进行蚀刻；

十一、铝导线蚀刻—采用己硝酸、磷酸及醋酸等多种无机酸混合液；

十二、研磨液（slurry)

界电层平坦化研磨液—溶有硅土（Silica,SiO2)的KOH或NH4OH溶液；

金属层平坦化研磨液—溶有矾土（Al2O3)的Fe(NO3)3或H2O2溶液；

十三、研磨后清洗液

13.1使用稀释的氨水去除研磨后残留的粒子

13.2使用氢氟酸去除微量的金属污染物

在铜制程中，一般不使用无机的酸碱，通常使用化学性质较为温和的有机酸或有机碱，在添加一定的活性剂和獒合剂。